面向大數據技術的《linux 操作系統》課程教學內容研究

惲鴻峰

1 研究背景

linux 作為一款開源的類UNIX操作系統，繼承了UNIX 以網絡為核心的設計思想，成為了一個安全性很高的多用戶、多任務的網絡操作系統，現在已經成為企業級應用推薦的操作系統平臺。隨著云時代的到來，大數據越來越受到人們的關注，對商品營銷、疫情防控、交通規劃、金融服務等領域產生著積極的影響，而大數據的應用工具，如Hadoop、Storm、Hive、Spark、NoSQL等，基本上都是運行在基于Linux 操作系統的集群服務器上[1]。因此，學習大數據技術，必須要理解Linux 的特點、熟練掌握Linux 環境的搭建和基本操作。

2 教學內容構建

2.1 教學內容的模塊化

首先，我們搜集了目前出售的相關書籍、MOOC 平臺課程大綱、線上培訓機構和知名技術交流平臺的相關材料，整理了夏輝等主編的《Linux 系統與大數據應用》[2]、燕彩蓉等主編的《Linux 系統與大數據應用》[3]、北風網的培訓課程《大數據運維之必知必會- Linux 基礎教程》[4]等若干份教學材料，對課程的收錄內容進行統計、分析和匯總，找出普遍包含的教學內容，作為Linux 操作系統課程的基本教學內容；對于包含較少的課程內容進行評估，分析大數據的應用需求，明確其作為教學內容的價值。其次，走訪經驗比較豐富的大數據研發工程師、數據分析師，確定崗位必備的linux 系統知識，培養實際工作能力和就業競爭力，真正對接企業的人才需求。最后，考慮民辦應用型本科院校的人才培養定位，強化實踐、“做中學”為主要教學模式，綜合考慮課時安排和應用的因素，避免教學內容上“廣而全”，對知識點進行篩選、精簡、優化，根據邏輯關系對每一部分的知識點進行重組，進行知識模塊劃分，面向大數據技術的Linux 操作系統教學內容結構如圖1 所示。

2.2 Linux 系統基礎

Linux 系統基礎部分包括5 個模塊，采用項目引導式教學，在有限的時間內熟悉linux 系統的操作環境、基本理念、常用命令、管理方法以及基本開發方法。

（1）Linux 系統概述與安裝。包括Unix 的發展過程、Linux的發展歷史和發行版、開源軟件、Linux 應用領域、系統分區的基本知識、系統的安裝、Linux 系統下大數據平臺、Linux 的學習方法，使學生快速了解Linux 系統。通過瀏覽Linux 內核官網、介紹著名的信息統計網站www.netscaft.com 的使用等多種途徑引導學生了解Linux 的前沿發展及應用，激發學生對linux 的興趣。雖然可以安裝雙系統，但專業學習過程中多數情況下使用Windows 系統，安裝雙系統會造成資源的浪費，目前越來越多的企業采用CentOS 7，因此，學生采用虛擬機安裝CentOS 7，安裝好實驗環境是學好Linux 關鍵的第一步。

（2）文件、磁盤管理。學習Linux 文件系統的基礎知識，包括文件類別、文件系統目錄結構、基本特點；學習文件基本操作命令，包括如何切換目錄，如何新建、復制、移動、刪除、查看、查找文件，如何創建鏈接；互聯網上下載的Linux 安裝文件幾乎都是壓縮文件，因此必須學習Linux 系統下如何壓縮、解壓縮文件或目錄；如何分區、格式化和掛載外部存儲設備。Linux 中的命令及命令的參數選項難記易忘，應關注命令選項的通用性，通過實踐、案例掌握常用選項，避免關注過多的技術細節和選項參數配置，注重引導學生養成運用man、help 查看幫助信息的好習慣，靈活掌握和使用常用命令，為日后大數據的應用打下基礎。

（3）Linux 使用者管理。學習用戶和用戶組管理，包括用戶和用戶組之間的關系、配置文件和相關命令；學習文件權限管理，linux 的權限管理將文件管理和用戶管理相結合，屬于Linux的基本內容，使用者必須掌握；學習進程管理，大數據工程師需要查看進程相關信息以排查系統故障，檢測CPU、內存、網絡I/O等各種開銷，因此必須掌握進程管理的相關命令。進程管理、用戶和用戶組的管理通過與Windows 系統的類比，幫助學生理解。

（4）網絡及服務配置。目前Linux 在Internet 和局域網服務器領域所占的市場份額越來越大，因此Linux 網絡和服務器的配置成為了Linux 系統的重要部分，教學內容包括linux 網絡配置、SSH 服務、Web 和FTP 服務器配置。學生動手配置，實現虛擬機環境下Linux 訪問網絡。

（5）shell 編程及程序開發。shell 腳本在Linux 系統日常管理和大數據開發工作中是必不可少的，學習vim 編輯器的使用，通過案例介紹Shell 腳本程序設計的語法結構、控制語句變量定義及賦值、函數等，引導學生進入shell 腳本的世界；學習gcc 編譯器、gdb 調試工具以及make 工具的使用，通過實例了解C 程序的開發方法；學習如何在Linux 系統中安裝Java。由于目前常用的大數據平臺Hadoop 的運行是依賴于Java 的，后續要學習Hadoop 安裝與使用，考慮學時和后續課程安排,剔除了主要用于數據處理的python 的安裝學習，主要學習最新版JDK的下載、安裝和配置環境變量。

2.3 大數據基礎應用

大數據基礎應用部分包括2 個模塊，目的是初步了解大數據理念、相關技術。

（1）大數據開發平臺。學習大數據的概念、特點與應用前景，介紹大數據的2 個主流平臺Hadoop 和Spark 的應用場景、安裝與配置。Hadoop 組件較多，應有所取舍，主要學習文件存儲系統HDFS、運算系統Map- Reduce 和資源調配系統Yarn三個核心組件。通過統計和檢索案例了解Hadoop 和Spark 的作用和基本使用方法。

（2）大數據分析工具。了解常用的分析工具，主要學習Hive數據倉庫工具的工作原理，嵌入式、獨立式安裝及配置，通過案例學習Hive 基本查詢分析方法。學生動手完成Hive 的獨立式安裝與應用，使用MySQL 數據庫作為數據元信息的存儲，這種場景在實際的應用中是最常見的。

3 教學內容課時安排

通過前述Linux 操作系統教學內容的構建，本課程的具體課時安排如表1 所示，本課時安排適用于32 學時理論+16 學時實驗（共48 學時）的課程教學。

表1

4 結束語

大數據和云計算時代，Linux 系統越來越重要，Linux 操作系統的教學內容應針對大數據的需求做出調整，根據企業實際需要合理設計教學內容，使學生掌握和大數據相關的Linux 系統知識，為進一步學習大數據相關技術打下堅實的基礎。